LEB244 Recursos Energéticos e Ambiente. Fluxos de energia. Prof. Thiago Romanelli

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1 LEB244 Recursos Energéticos e Ambiente Fluxos de energia Prof. Thiago Romanelli

2 Fluxos de energia ou Balanço de energia?

3 Balanço de energia Visa estabelecer os fluxos de energia, identificando sua demanda total, a eficiência energética refletida pelo ganho líquido de energia e pela relação entre energia produzida pela energia empregada. (Hetz, 1994)

4 Fluxos de energia a) Fluxo externo ou energia inserida num sistema Energia direta (E Dir): Energia biológica (E Bio): trabalho humano e animal. Energia fóssil (E Fos): combustíveis, lubrificantes etc. Energia hidroelétrica (E El) Energia Indireta (E Ind):energia para construção de imóveis, equipamentos, e é estimada pela depreciação energética. Fonte: Castanho Fº & Chabariberi (1983)

5 Fluxos de energia b) Fluxo interno ou energia convertida em processos Energia origem agrícola (E Agric) e contida nas pastagens (E Past): Energia alimentar à alimentação humana (EAH) Energia alimentar à alimentação animal (EAAa) Energia destinada à combustíveis sólidos (ECS) Energia destinada à combustíveis líquidos (ECL) Energia contida nas fibras têxteis (E Fi) Energia contida nos resíduos agrícolas (ERA) Fonte: Castanho Fº & Chabariberi (1983)

6 Fluxos de energia Energia solar Não entra no cálculo do balanço energético, pois se não utilizada é desperdiçada, além de ser gratuita. IFIAS (1974), citado por Pellizzi (1992) Cana-de-açúcar -> eficiência fotossintética de 1,6% Recebe 3250 EBP/km2.dia Fixa 52EBP/km2.dia Somente 6,8 EBP/km2.dia em açúcar ou álcool Rosa (1977) Fonte: Castanho Fº & Chabariberi (1983)

7 Metodologia de conversão energética Energia incorporada de insumos agrícolas Tipo de insumo (unidade) MJ unidade -1 Fonte Fertilizantes (kg) N 56,3 IPT (1985) P2O5 7,5 IPT (1985) K2O 7,0 Lockeretz (1980) Calcário (kg) 1,7 Pimentel (1980) Defensivos* (kg) Herbicida 355,6 Seabra (2008) Inseticida 358,0 Seabra (2008) Fungicida 115,1 Pimentel (1980) Sementes (kg) 10,5 Pelizzi (1992) Diesel (L) 45,7 Boustead e Hancock (1979) Maquinário (kg) Tratores 14,6 Doering III (1980) Colhedora de forragem 13,0 Doering III (1980) Arado 8,6 Doering III (1980) Grade 8,3 Doering III (1980) Semeadora 8,6 Doering III (1980)

8 Energia incorporada em máquinas Indicador Unidade Com esteira Com pneus metálica EEIL 1 MJ h EEIM 2 MJ kg EEIE 3 MJ kw -1 11, ,336.5 Dados usuais: MJ/kg INTERNATIONAL CONFERENCE OF AGRICULTURAL ENGINEERING CIGR-AgEng 2012

9 Fonte: Fluck & Baird (1982) Metodologia de conversão energética FATORES DE CONVERSÃO PARA DEFENSIVOS Princípio kcal/kg Diuron 65607,1 Atrazina 45004,8 Trifluralina 36065,9 Paraquat ,2 2,4 D 20793,5 2,4,5 T 32265,8 Dicamba 70506,7 Glifosate ,6 Diquat 95602,3 Captan 27485,7 Carbofuran ,6

10 Balanço energético da cultura do milho para diferentes tipos de tração, Estado de São Paulo, 1981/82. Item Tração animal Tração mecanizada-animal Tração mecanizada kcal/ha % kcal/ha % kcal/ha % Mão-de-obra ,0 6, ,0 3, ,0 0,8 Alimentação Animal ,0 19, ,0 2,0 - - Semente ,4 5, ,0 5, ,2 4,6 Adubo cobertura (SA) ,0 59, ,0 23, ,0 21,0 Formulado ( ) ,0 9, ,0 13, ,0 14,9 Combustível e lubrificantes ,0 49, ,0 57,1 Depreciação máquinas e equipamentos 4.505,75 0, ,9 1, ,6 1,6 Total Energia Injetada , , ,8 Energia Produzida , , ,0 Balanço Energético ,8 5, ,3 6, ,2 5,84 Fonte: Silva et al. (1987)

11 Balanço energético da cultura de feijão guandú em diferentes épocas em Hong Kong Item Input (GJ/ha) Defensivos Trabalho animal Trabalho humano Irrigação Administração e extensão Ferramentas Transporte Fertilizantes Sementes Input total Output líquido Balanço energético Fonte: Newcombe (1976)

12 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E PRODUTIVIDADE Fonte: Pimentel (1980)

13 Fonte de energia vs Fonte de alimento Máximo EROI 135 kg N/ha 5.8 t/ha Máxima produtividade 225 kg N/ha 7.0 t/ha Fonte: Pimentel (1980)

14 Como avaliar a eficiência energética da fonte de energia do seu grupo? O que é a incorporação de energia?

15 Cadeia do biodiesel Sangaletti (2012)

16 Biomassa de eucalipto Romanelli & Milan (2010)

17 Processos Insumo controle Energia disponivel de baixa qualidade Processo de transformação de energia Menor fluxo de energia de maior qualidade

18 Siderurgica - Carvão -Aço - Aço - Plástico - Eletricidade - Fe gusa - Minério de Fe - Infraestrutura - Transporte - Mão-de-obra - Alimentação - Transporte - Moradia

19 Indicadores EROI = ES -EE EE Lucratividade BE = ES- EE EE IE = Prod Ganho líquido Composição

20 EROI x BE

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22 Deficiências do Balanço Energético Atemporal

23 Balanço energético de algumas culturas nos EUA Cultura Output/Input Cultura Output/Input Milho 3.5 Amendoim 1.4 Trigo 2.7 Maçã 0.9 Aveia 5.1 Laranja 1.7 Arroz 1.1 Batata 1.4 Sorgo 4.0 Alface 0.2 Soja 4.5 Tomate 0.6 Feijão 1.3 Alfafa 13.1 Fonte: Pimentel (1984)

24 Alternativas ao Balanço Energético Considerar tempo = Output - Input Input Tempo

25 Deficiências do Balanço Energético Atemporal Não destingue energia renovável de nãorenovável

26 Hipótese A Balanço energético = 10:1 Energia renovável = 15% do total B Balanço energético = 8:1 Energia renovável = 50% do total

27 Alternativas ao Balanço Energético Considerar Balanço Energético = Desenvolver metodologias para um balanço energético qualitativo Output - Input Input Tempo

28 Deficiências do Balanço Energético Atemporal Não destingue energia renovável de nãorenovável Não considera finalidade de certas culturas

29 teor proteína (g/kg) teor de proteína em função do conteúdo energético frutas, hortaliças e raízes carnes e proteoleaginosas cereais conteúdo energético (kcal/kg) Fonte: Franco (1989)

30 Alternativas ao Balanço Energético Considerar Balanço Energético = Desenvolver metodologias para um balanço energético qualitativo Output - Input Input Tempo Determinar índices energéticos para componentes de interesse em alimentos

31 Deficiências do Balanço Energético Atemporal Não destingue energia renovável de nãorenovável Não considera finalidade de certas culturas Não retrata benefícios indiretos

32 Exemplos Plantio Direto em milho Tratamento Produtividade (kg/ha) Output/Input Gradagem e adubação EG 5823,3 3,03 PD e adubação EG 5928,0 3,19 Gradagem e adubação T 5729,3 3,55 5,28% PD e adubação T 5893,0 3,81 7,32% uréia sulfato amônio superfosfato simples KCl FTE BR-12 T EG Fonte: Ferraro Junior (1999)

33 Alternativas ao Balanço Energético Considerar Balanço Energético = Desenvolver metodologias para um balanço energético qualitativo Output - Input Input Tempo Determinar índices energéticos para componentes de interesse em alimentos Pesquisas a longo prazo